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Die Erfindung betrifft ein Gewebe, ein Filterelement, einen Filter und eine Verwendung eines derartigen Gewebes, eines derartigen Filterelementes oder eines derartigen Filters.
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Insbesondere betrifft die Erfindung Gewebe, die dazu dienen, anderen Filtrationsmaterialien genügend mechanische Stabilität vorzugsweise auch im verformten und/oder gefalteten Zustand zu geben.
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Die Anwendungen sind insbesondere die Filtration von Flüssigkeiten und insbesondere von Hydraulikflüssigkeiten. Hierbei stellt sich die Aufgabe, dass das Gewebe insbesondere auch im verformten und/oder gefalteten Zustand einerseits eine hohe Durchströmung („Drainage in einer Falte“) erlauben soll und andererseits einem noch feineren Filtermedium ausreichend Stützfläche zur Verfügung stellen soll. Darüber hinaus werden an derartige Gewebe auch hohe Stabilitätsanforderungen gestellt.
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Mit derartigen Geweben hergestellte Filterelemente kommen insbesondere bei Hydrauliksystemen zum Einsatz, wie sie beispielsweise bei selbstfahrenden Maschinen, zum Beispiel Baumaschinen oder Landmaschinen, oder auch bei Werkzeug- und Bearbeitungsmaschinen, zum Beispiel Spritzgussmaschinen, verwendet werden. Hierbei müssen die Hydrauliksysteme sehr hohen Anforderungen an die Sauberkeit der Hydraulikflüssigkeit genügen, um über lange Betriebszeiten störungsfrei und mit geringem Verschleiß ihre Funktion erfüllen zu können. Das Filterelement wird von der Hydraulikflüssigkeit durchströmt, wobei sich zwischen der Rohseite und der Reinseite des Filterelementes eine Druckdifferenz einstellt. Um dieser Druckdifferenz standhalten zu können, wird das Filtermaterial von einer Stützstruktur abgestützt. Je nach Betriebsweise des Hydrauliksystems unterliegt die Stützstruktur einer starken Druckwechselbelastung, die eine Beschädigung der Stützstruktur zur Folge haben kann.
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Üblicherweise kommt als Stützstruktur ein verzinktes Metallsieb oder ein Edelstahlgewebe zum Einsatz. Hierbei besteht allerdings bei Volumenstromwechsel die Gefahr von Drahtbrüchen. Dies kann zu einer Verunreinigung der Hydraulikflüssigkeit führen. Es wurde deshalb bereits vorgeschlagen, das Metallsieb durch ein Kunststoffgewebe zu ersetzen. Es hat sich allerdings gezeigt, dass der Einsatz eines Kunststoffgewebes oder auch eines extrudierten Kunststoffnetzgitters zu statischen Aufladungen führen kann, die eine Beeinträchtigung des Hydrauliksystems, insbesondere eine Schädigung der Hydraulikflüssigkeit, zur Folge haben können.
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Derartige Gewebe werden beispielsweise in der
EP 1436062 A1 beschrieben. Bei längerem Gebrauch können sich die Gewebeschichten aber derart aneinander pressen, dass der Durchfluss von Flüssigkeit beeinträchtigt wird. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn - wie beispielsweise bei einem gefalteten Gewebe - Gewebeschichten direkt oder mit dazwischen liegendem Filtermaterial aneinander anliegen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Gewebe, ein Filterelement und einen Filter sowie eine Verwendung davon vorzuschlagen, die auch dann noch eine gute Durchströmung gewährleisten, wenn Gewebebereiche aneinander gedrückt werden.
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Diese Aufgabe wird mit einem Gewebe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Ein erfindungsgemäßes Filterelement ist Gegenstand der Ansprüche 8 bis 13, ein Filterelement ist Gegenstand des Anspruchs 14 und die Ansprüche 15 und 16 beschreiben vorteilhafte Verwendungen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche.
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Es ist bekannt, unterschiedliche Durchmesser für die Kunststofffäden der Kette und für die Metallfäden im Schuss zu verwenden. Im Hinblick auf die Durchflusseigenschaften hat sich jedoch herausgestellt, dass es besonders vorteilhaft ist, wenn die Kette Fäden mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist. Dadurch kann eine Abstützung und eine beabstandete Anordnung derartiger Gewebe oder eines derartigen Gewebes und eines Filtermaterials erzielt werden.
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Versuche haben gezeigt, dass es vorteilhaft ist, wenn die Kette mehrere Fäden mit kleinerem Durchmesser zwischen Fäden mit größerem Durchmesser aufweist.
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Dabei kann die Kette zwischen Fäden mit größerem Durchmesser jeweils mehr als einen Faden insbesondere zwei bis fünf Fäden mit kleinerem Durchmesser aufweisen.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Kette zwischen Fäden mit größerem Durchmesser jeweils einen oder mehrere Fäden mit kleinerem Durchmesser aufweist.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Schuss einen Anteil von mehr als 20 % an Fäden aus Kunststoff aufweist.
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Ein besonders einfacher Aufbau des Gewebes wird erzielt, wenn die Fäden im Schuss überwiegend den gleichen Durchmesser aufweisen. Insbesondere können dabei alle Fäden im Schuss den gleichen Durchmesser aufweisen.
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Beispielsweise für die Filtration von Flüssigkeiten, wie insbesondere Hydraulikflüssigkeiten, sind Gewebe besonders geeignet, deren Fäden einen Durchmesser im Bereich zwischen 50 µm und 500 µm aufweisen.
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Derartige Gewebe können alleine oder zusammen mit Filtermaterialien eingesetzt werden. Daher ist ein Gegenstand der Erfindung ein Filterelement, das ein derartiges Gewebe aufweist.
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Dieses Filterelement kann auch mehrere übereinander gestapelte derartige Gewebe aufweisen.
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Dabei ist es vorteilhaft, wenn die gestapelten Gewebe derart gestapelt sind, dass die Fäden mit größerem Durchmesser versetzt zueinander angeordnet sind.
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Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht vor, dass das Filterelement ein zickzackförmig gefaltetes Gewebe aufweist. Auf einem derartigen zickzackförmig gefalteten Gewebe kann ein Filtermaterial angeordnet sein, dass beispielsweise aus einem Vliesmaterial hergestellt ist.
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Ein einfacher Aufbau eines Filterelementes sieht vor, dass das zickzackförmige gefaltete Gewebe als Ring angeordnet ist, sodass das Gewebe sternförmig gefaltet ist. Derartige Gewebe werden auch als „plissiert“ bezeichnet.
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Bei gefalteten Geweben ist es vorteilhaft, wenn die Metallfäden parallel zu den Falten des Gewebes verlaufen.
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Sofern das Gewebe nicht bereits selbst die Filterfunktion übernehmen soll, ist es vorteilhaft, wenn das Gewebe eine Stützstruktur für ein Filtermaterial bildet. Dabei kann das Filtermaterial eine die Stützstruktur überdeckende Feinfilterschicht sein. Als Feinfilterschicht kann beispielsweise ein Vlies oder Zellulosepapier zum Einsatz kommen. Eine die Feinfilterschicht reinseitig abdeckende Schutzschicht kann ebenfalls in Form eines Vlieses ausgestaltet sein. Rohseitig können beispielsweise eine oder mehrere Vorfilterschichten die Feinfilterschicht abdecken, wobei auch die Vorfilterschicht in Form von Vliesen und/oder Zellulosepapieren ausgebildet sein können.
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Zur Vermeidung einer mechanischen Beeinträchtigung des Filtermaterials und insbesondere zur Offenhaltung der Falten ist es von Vorteil, wenn das Filtermaterial rohseitig von einem siebartigen Schutzgewebe überdeckt ist. Hierbei kann vorgesehen sein, dass als siebartiges Schutzgewebe ebenfalls ein erfindungsgemäßes Gewebe, insbesondere als Stützgewebe, zum Einsatz kommt.
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Besonders vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigt:
- 1 eine Draufsicht auf ein Gewebe,
- 2 einen Schnitt durch zwei Lagen des in 1 gezeigten Gewebes,
- 3 eine Draufsicht auf eine verformte Gewebelage, so wie sie typischerweise verformt wird und
- 4 einen Filter mit einem derartigen Gewebe.
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In den Figuren zeigen die dunkleren Linien Fäden aus Kunststoff und die helleren Linien zeigen Fäden aus Metall. Daher sind die in den 1 und 3 gezeigten geschnittenen Fäden dicke und dünne Fäden aus Kunststoff, während die dort als querliegende Fäden dargestellten Fäden aus Metall hergestellt sind. Diese querliegenden Fäden können auch zum Teil durch Kunststofffäden ersetzt werden.
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Die 1 zeigt dicke Kunststofffäden 1 bis 5 mit einem Durchmesser von 0,35 mm und dazwischen jeweils drei dünnere Kunststofffäden 6 bis 9. Diese dünneren Kunststofffäden haben einen Durchmesser von 0,25 mm. Der Schuss wird von Metallfäden 10, 11, 12 (nur exemplarisch beziffert) mit einem Durchmesser von 0,15 mm gebildet. Diese Köperbindung ermöglicht es, das Gewebe in Richtung der Kunststofffäden, das heißt in Kettrichtung, auf einfache Art und Weise zu falten.
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Ein Beispiel für eine mehrlagige Anordnung des in 1 gezeigten Gewebes ist in 2 gezeigt. Dort liegt jeweils ein dicker Kunststofffaden 1, 2 zwischen zwei dünnen Kunststofffäden 6, 7.
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Das Falten eines derartigen Gewebes 13 ist in 3 gezeigt. Dort ist über das Gewebe 13 ein Vlies 15 gelegt, das in der Praxis direkt am Gewebe 13 anliegt, sodass das Gewebe 13 als Stützstruktur wirkt und das Vlies 15 als Filtermaterial.
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In 4 ist schematisch ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 20 belegtes Filterelement dargestellt. Es umfasst ein zylinderförmiges Stützrohr 22, das in radialer Richtung von einer Vielzahl von Durchflussöffnungen 23 durchsetzt ist. In Umfangsrichtung ist das Stützrohr 22 von einem mehrlagigen Filterbalg 25 umgeben, der in 5 zur Verdeutlichung teilweise nach Art einer Explosionszeichnung dargestellt ist. Der Filterbalg 25 ist durch parallel zur Längsachse des Stützrohres 22 verlaufende Falten 27 sternförmig so gefaltet, dass längs seines Umfangs radial außenliegende Faltenspitzen 28 und radial innenliegende Faltengründe 29 abwechselnd aufeinander folgen.
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Der Filterbalg 25 weist ein dreilagiges Filtermaterial 32 auf mit einer Feinfilterschicht in Form eines Vlieses 34, das in Durchströmrichtung 36, in der dargestellten Ausführungsform also in radialer Richtung von außen nach innen, rohseitig von einem Vorfiltervlies 37 und reinseitig von einem Schutzvlies 38 abgedeckt ist. Die Vliese können beispielsweise aus einem Kunststoff- oder Glasfasermaterial gefertigt sein.
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In Durchströmrichtung 36 stützt sich das Filtermaterial 32 reinseitig an einem Stützgewebe 40 ab, welches flächig am Schutzvlies 38 des Filtermaterials 32 anliegt und ebenfalls sternförmig gefaltet ist. Das Stützgewebe 40 wiederum stützt sich in Durchströmrichtung 36 im Bereich der Faltengründe 29 am Stützrohr 22 ab.
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Der Aufbau des Stützgewebes 40 entspricht dem in 1 vergrößert dargestellten Gewebe. Es ist sieb- oder gitterförmig ausgestaltet und wird mit aus Kunststoffmaterial gefertigten Kettfäden 42 und aus Metall gefertigten Schussfäden 44 gebildet. Als Kunststoffmaterial kommt hierbei vorzugsweise Polyester, insbesondere PET zum Einsatz, während die Schussfäden 44 aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise aus einem Edelstahl, gefertigt sind. Das Stützgewebe 40 ist derart ausgerichtet, dass die metallischen Schussfäden 44 parallel zu den Falten 27 verlaufen, während die aus Kunststoff gefertigten Kettfäden 42 senkrecht zu den Falten 27 ausgerichtet sind. Die metallischen Schussfäden 44 unterliegen folglich beim Falten des Filterbalges 25 und bei der Filtration der Flüssigkeit praktisch keiner Biegebeanspruchung. Mit ihrem Einsatz wird jedoch sichergestellt, dass aufgrund von Ladungstrennungsvorgängen innerhalb des Filtermaterials 32 auftretende elektrische Ladungen abgeführt werden können. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn das Stützrohr 22 aus Kunststoff gefertigt ist.
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Rohseitig ist das Filtermaterial 32 von einem siebförmigen Schutzgewebe 46 abgedeckt. Hierbei kann beispielsweise ein Metallsieb zum Einsatz kommen. Es kann allerdings auch vorgesehen sein, dass das Schutzgewebe 46 identisch wie das Stützgewebe 40 ausgebildet ist und ebenfalls Kunststoff- und Metallfäden umfasst.
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Stirnseitig wird der Filterbalg 25 von einer oberen und einer unteren Endkappe 48 bzw. 50 abgedeckt, die mit dem Filterbalg 25 verklebt sind. Die untere Endkappe 50 bildet hierbei einen strömungsdichten Abschluss des Filterelementes 20 aus, während die obere Endkappe 48 eine zentrale Auslassöffnung 52 aufweist.
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Die zu filtrierende Flüssigkeit wird der Außenseite des Filterelementes 20 zugeführt, so dass es den Filterbalg 25 radial von außen nach innen durchströmen und über die Durchflussöffnungen 23 in das Innere des Stützrohres 22 gelangen kann. Anschließend strömt das gefilterte Fluid in Längsrichtung des Stützrohres 22 zur Auslassöffnung 52 und über diese aus dem Filterelement 20 wieder heraus. Um den sich am Filterbalg 25 ausbildenden Druckabfall der durchströmenden Flüssigkeit möglichst gering zu halten, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Kettfäden 42 und Schussfäden 44 unterschiedliche Materialstärken aufweisen. Hierbei hat sich für die aus Kunststoff gefertigten Kettfäden ein Durchmesser von etwa 0,25 mm mit dazwischen liegenden Kettfäden mit einem Durchmesser von etwa 0,35 mm als besonders vorteilhaft erwiesen, während für die metallischen Schussfäden 44 vorzugsweise ein Durchmesser von ungefähr 0,15 mm bis 0,17 mm vorgesehen ist. Die Maschenweite des Stützgewebes 23 beträgt etwa 0,6 mm bis ungefähr 1,0 mm.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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